尽管底板上有两根筋条,但因结构不太合理,在压力不太高时就发生断裂。因此,可将底板的力学模型假设为周边固定,受内压作用的矩形平板。平板长边为35mn,短边为210mn,厚度5为14mn,考虑到铸造误差。取计算厚度为4.9Sa自于底板的对称性,只取其中的进行有限元分析计算。
采用SAP84通用有限元软件的中厚板单元计算,不仅考虑了经典板模型的弯曲,也考虑了中厚板的剪切变形。计算表明,在平板中央C节点35处,应力最大,不同壁厚下应力随压力的变化如表所示。在壁厚为10mm时,使用R22是不安全的。应将壁厚增加至15mm。
为了将有限元计算结果与实测值进行比较,划分网格时,考虑了实测的布片位置。网格中的节点35和实测中的2号应变片相对应,节点33和5号片对应,实测值与计算值的比较如表所示。实测值和计算值比较接近,可以认为,本文所使用的有限元模型,反映了实际情况,可以用于类似结构的强度分析。
(1)压缩机若用R22替代R12则强度不够,必须改进机体结构,提高强度。
(2)机体底板是压缩机的薄弱部位,底板中部有最大的应力,筋条断裂附近有较大的应力集中,底板的爆破源就在这两处。
(3)改进的措施:(1)增加壁厚;从10mm增加到15mm;(2)改进筋条结构与尺寸;筋条厚度由5mm改为10mm,加大纵向筋条与斜筋条的过渡圆角,并将50x16mm的孔改成底为10mm高为20mm的直角三角形孔,以增加A-A截面积,提高筋条的承载能力,保证筋条不会首先拉断,使筋条真正起到加强作用;(3)改进铸造工艺,以便获得良好的全相组织,并减小壁厚误差。
(4)所使用的有限元模型和计算结果与实测值比较接近,可以用于类似压缩机箱体的强度分析,以便进行结构改进。
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